Los cúmulos de galaxias son a menudo descritos por los científicos. Después de todo, son enormes conglomerados de galaxias, gas caliente y materia oscura, y representan las estructuras más grandes del Universo que se mantienen unidas por gravedad. Los cúmulos de galaxias tienden a ser pobres en la producción de nuevas estrellas en sus centros. En general, tienen una galaxia gigante en el centro que forma estrellas a un ritmo significativamente más lento que la mayoría de las galaxias, incluyendo nuestra Vía Láctea. La galaxia central contiene un agujero negro supermasivo aproximadamente mil veces más masivo que el que habita el centro de nuestra galaxia. Sin temperatura por los arrebatos de este agujero negro, las grandes cantidades de gas caliente que se encuentran en la galaxia central se van enfriando, permitiendo que las estrellas se formen lentamente. Se cree que el agujero negro central actúa como un termostato, enfriando rápidamente el gas caliente que lo rodea y obstaculiza la formación de estrellas.
Nuevos datos proporcionan más detalles sobre cómo el cúmulo de galaxias SPT-CLJ2344-4243, apodado el Cúmulo Phoenix por la constelación en la que se encuentra, desafía esta tendencia. El grupo ha destrozado varios registros en el pasado: En 2012, los científicos anunciaron que el grupo Phoenix contó con la mayor tasa de enfriamiento de gas caliente y la formación de estrellas jamás vista en el centro de un cúmulo de galaxias, y es el más poderoso productor de rayos X de todos los grupos conocidos. La velocidad a la que el gas caliente se enfría en el centro del grupo es también el más grande jamás observado. Nuevas observaciones de este cúmulo de galaxias de rayos X, ultravioleta, y las longitudes de onda ópticas por el Observatorio de Rayos X Chandra, el Telescopio Espacial Hubble y el telescopio Arcilla-Magallanes ubicado en Chile, están ayudando a los astrónomos a comprender mejor este notable objeto.
Datos ópticos de Clay-Magallanes revelan filamentos estrechos del centro de la agrupación donde las estrellas se están formando. Estos hilos cósmicos masivos de gas y polvo, la mayoría de los cuales nunca se había detectado antes, tienen un tamaño de 160.000 a 330.000 años luz. Esto es más que todo el ancho de la galaxia de la Vía Láctea, son los más extensos filamentos jamás vistos en un cúmulo de galaxias. Estos filamentos rodean grandes cavidades, regiones con gran reducción de la emisión de rayos X, en el gas caliente. Las cavidades de rayos X se puede ver en esta imagen compuesta que muestra los datos de rayos X Chandra en azul y ópticos del telescopio espacial Hubble (rojo, verde y azul). Los astrónomos piensan que las cavidades de rayos X fueron talladas en el gas circundante por poderosos chorros de partículas de alta energía que emanan de cerca de un agujero negro supermasivo en el centro de la agrupación de galaxias.
Como arremolinados hacia un agujero negro, se libera una enorme cantidad de energía gravitatoria. Observaciones de radio y de rayos X combinada, de los agujeros negros supermasivos en otros cúmulos de galaxias han demostrado que una fracción significativa de esta energía se libera en forma de chorros de explosiones que pueden durar millones de años. El tamaño observado de las cavidades de rayos X indica que la explosión que produjo las cavidades en SPT- CLJ2344-4243 fue uno de los más energéticos eventos jamás registrados. Sin embargo, el agujero negro central en el cúmulo Phoenix está sufriendo una crisis de identidad, al compartir propiedades con ambos "quásares", objetos muy luminosos alimentados por material que cae en un agujero negro supermasivo, y "radio galaxias" que contienen chorros de partículas energéticas que brillan en las ondas de radio, y también son alimentados por agujeros negros gigantes.
La mitad de la producción de energía a partir de este agujero negro llega a través de los jets que empujan mecánicamente el gas circundante (en modo de radio), y la otra mitad de óptica, ultravioleta y los rayos X procedentes de un disco de acreción (modo cuásar). Los astrónomos sugieren que el agujero negro puede estar en el proceso de moverse entre estos dos estados. Cavidades de rayos X situados más lejos del centro del cúmulo, etiquetadas como "cavidades externas", proporcionan evidencia de fuertes explosiones desde el agujero negro central hace unos cien millones de años (despreciando el tiempo de recorrido de luz al cúmulo). Esto implica que el agujero negro puede haber estado en un modo de radio, con arrebatos, hace unos cien millones de años, luego cambió a un modo cuásar, y luego cambió de nuevo en un modo de radio.
Se cree que el enfriamiento rápido puede haber ocurrido entre estos arrebatos, lo que provocó la formación de estrellas en cúmulos y los filamentos en toda la galaxia central a una velocidad de cerca de 610 masas solares por año. En comparación, sólo un par de nuevas estrellas se forman cada año en nuestra galaxia, la Vía Láctea. Las propiedades extremas del sistema de grupos de Phoenix están proporcionando nuevos conocimientos sobre diversos problemas astrofísicos, incluyendo la formación de estrellas, el crecimiento de las galaxias y los agujeros negros, y la coexistencia de los agujeros negros y su entorno.
Fotografía OriginalCrédito: X-ray: NASA / CXC / MIT / M.McDonald et al; Optical: NASA / STScI; Radio: TIFR / GMRT
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